Durch die Initiative von Kaiser Leopold I. kam es zum Neubau: Die schon ziemlich verfallene Kirche wurde samt umliegendem Friedhof 1701 abgerissen. Nach Plänen von Gabriele Montani, möglichen Veränderungen des berühmten österreichischen Architekten Lukas von Hildebrandt und einer Fassadenlösung aufgrund eines wahrscheinlichen Briefentwurfes von Kilian Ignaz Dientzenhofer wurde die neue, barocke Peterskirche gebaut und nach ihrer Fertigstellung 1733 der Allerheiligsten Dreifaltigkeit und dem hl. Petrus geweiht. 1753 wurde am Eingang der Portalvorbau hinzugefügt. Große Meister wie Steinl, Altomonte, Rottmayr, Johann Georg Schmidt und Donner-Kohl trugen zur Schaffung eines einzigartig reichen und doch harmonischen Kirchengebäudes bei. Viele Experten sehen in der Peterskirche die schönste Barockkirche Wiens und zählen sie zu den hervorragendsten Kunstdenkmälern Österreichs.

Die seelsorgliche Betreuung der Peterskirche wurde 1970 vom Wiener Erzbischof den Priestern des Opus Dei übertragen. 1976 wurde die Pfarre in eine Rektoratskirche umgewandelt.

Auf dem Grundriss einer Ellipse erhebt sich der Kirchenbau, darüber die Zentralkuppel, die mit einer Laterne abschließt (Höhe 56,8 m). Die Vorderseite, leicht konkav einschwingend, ist von zwei hoch aufragenden Türmen flankiert und endet in mittlerer Höhe in einer Ballustrade. An der Rückseite schließt ein Quadrat mit einer quergestellten, ovalen Kuppel an. Dort befindet sich der Altarraum, links davon die Sakristei, rechts der Abgang zur Krypta.

Das Innere der Kirche ist geprägt von der Ovalform und der hohen Kuppel. Unter der Führung von Matthias Steinl haben die mitwirkenden Meister ein einheitliches Gesamtkunstwerk geschaffen.

Hauptthema der Kuppelfresken von Johann Michael Rottmayr ist die Krönung Mariens durch Gottvater und Gottsohn. In den Zwickeln zwischen den Fenstern unterhalb der Kuppel hat Johann Georg Schmidt (der „Wiener Schmidt") die vier Evangelisten und die vier lateinischen Kirchenväter dargestellt. Die Kanzel (4) links neben dem Presbyterium ist von Matthias Steinl entworfen, der Nepomukaltar (5) rechts stammt von Lorenzo Mattielli: Er stellt das Martyrium des hl. Johannes Nepomuk dar, darüber schwebt die Muttergottes von Bunzlau.

Der Hochaltar wurde von Antonio Galli-Bibiena entworfen: Zentral ist das große Altarblatt (von Martino Altomonte) mit der Heilung des Lahmen an der Schönen Tempelpforte in Jerusalem durch die Apostel Petrus und Johannes, flankiert von jeweils drei mächtigen Säulen. Über dem Tabernakel die Immakulata von Leopold Kupelwieser (1836), die den darüberstehenden Gnadenstuhl aus dem 15. Jahrhundert teilweise